권선형 유도전동기와 농형 유도전동기의 차이점

전동기 공부를 하다보면 권선형 유도전동기와 농형 유도전동기라는 말이 나오는데 말만 들어서는 정확하게 어떻게 생긴 전동기인지를 모릅니다. 권선형과, 농형이 무엇인지, 그 차이점도 알아보겠습니다.

 

권선형 유도전동기

권선형 유도전동기는 회전자 철심에 3상 권선을 감아 2차 권선으로 하고 슬립링을 각 상 권선의 선단에 마련하여 브러시를 중개하여 2차 전류를 외부에 인도할 수 있게 한 전동기입니다.

 

권선형 유도전동기는 다른종류의 전동기보다 속도조절이 쉽습니다. 그러나 전기를 많이 사용하고 브러시 고장이 나기가 쉬습니다. 권선형 유도전동기는 속도를 자주 바꿔야하는 기계에 사용됩니다.

 

권선형 유도전동기 일반사항 (eom.co.kr)

권선형 유도 전동기 출처: 효성중공업 테크닉컬자료

 

고정자 권선에 인가된 1차 전류로부터 생성된 회전 자기장이 회전자 권선에 유도 전압을 발생시키고 이 유도 전압으로 흐르는 2차 전류와 회전 자기장이 상호작용하여 토크를 발생시킵니다.

 

권선형 유도전동기의 슬립

슬립은 회전자의 속도와 동기 속도 사이의 차이를 나타내는 비율로 정의됩니다. 슬립은 토크와 비례 추이의 중요한 개념입니다.

 

슬립이 작으면 토크가 작고, 슬립이 커지면 토크가 커집니다. 슬립링을 통해 외부 저항을 조절하면 전동기의 속도/토크 특성을 제어할 수 있습니다.

 

슬립을 s라고 하면 다음과 같은 공식이 성립합니다.

 

s = (ns - nr) / ns 여기서 ns는 동기속도이고 nr은 회전자 속도입니다.

 

예를 들어, 동기속도가 1300rpm이고 회전자 속도가 1250rpm인 경우에는 슬립은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

 

s = (1300 - 1250) / 1300 s = 0.0385

 

슬립은 보통 백분율로 표시하므로 위의 값에 100을 곱하면 슬립은 약 3.85%입니다.

 

 

농형 유도전동기

농형 유도전동기는 3상 교류로 회전자계를 생성하여, 도체의 양단을 모두 단락시킨 '농형 구조’로 농형 회전자를 이용한 전동기입니다. 구조가 간단하고 견고하며, 운전이 쉽고, 보수 및 수리가 간단하며, 가격이 저렴한 장점이 있습니다.

농형 유도 전동기 출처: 효성중공업 테크닉컬자료

 

대부분의 모터들은 농형 유도 전동기입니다. 농형 유도전동기는 기동시에 2차측 회로에 저항을 삽입할 수 없기 때문에 기동전류를 제한할 필요가 있을 때는 일반적으로 전동기의 1차측 전압을 감압 시켜 기동합니다.

 

농형 유도전동기의 기동법

농형 구조는 회전자 철심에 도체 바를 단락시킨 형태의 구조입니다. 도체 바는 농사를 짓는 사람이 쓰는 농기구와 비슷하게 생겼기 때문에 농형이라고 부릅니다. 농형 구조는 권선형 구조보다 간단하고 견고하며, 슬립링이나 쇼트스위치가 필요하지 않습니다.

 

권선형 유도전동기와 농형 유도전동기의 차이점

• 구조: 권선형 유도전동기는 회전자 철심에 3상 권선을 감아 2차 권선으로 하고 슬립링을 각 상 권선의 선단에 마련하여 브러시를 중개하여 2차 전류를 외부에 인도할 수 있게 한 전동기입니다. 반면 농형 유도전동기는 회전자 철심에 구리나 알루미늄과 같은 비철금속으로 만든 도체 바를 감아 2차 권선으로 하고 이 도체 바의 양단을 단락시켜 슬립링이나 브러시가 필요없게 한 전동기입니다.
• 기동법: 권선형 유도전동기는 외부 저항을 조절하여 기동할 수 있습니다. 외부 저항이 크면 기동 토크가 커지고 기동 시간이 짧아집니다. 반면 농형 유도전동기는 외부 저항을 조절할 수 없으므로 별도의 기동법이 필요합니다.
• 속도제어: 권선형 유도전동기는 외부 저항을 조절하여 속도를 제어할 수 있습니다. 외부 저항이 커지면 슬립이 커지고 속도가 낮아집니다. 반면 농형 유도전동기는 외부 저항을 조절할 수 없으므로 속도를 제어하기 어렵습니다. 일반적으로 주파수 변환장치나 폴 변경 방식 등을 사용하여 속도를 제어합니다

 

농형 유도전동기의 기동법

• 가장 간단하고 많이 사용되는 방법은 직입기동이며, 이는 농형 유도전동기의 단자에 직접 전원전압을 인가하여 기동하는 방법입니다.
• 하지만 이 방법은 기동 시 기동전류가 5~8배 정도로 크기 때문에 전원단의 용량이 이것을 감당하여야 하고, 전압강하가 발생하여 다른 부하에 영향을 줄 수 있습니다.
• 그래서 더 나은 방법으로는 Y-Δ(델타) 기동이 있습니다. 이는 농형 유도전동기의 단자를 Y-연결로 연결한 후 전원을 인가하여 일정 시간 동작시킨 후 Δ-연결로 바꾸어 주는 방법입니다.
• 이 방법은 기동 시 기동전류를 1/3 정도로 줄일 수 있으며, 전압강하를 최소화할 수 있습니다.
• 또 다른 방법으로는 변압기 기동이 있습니다. 이는 농형 유도전동기의 단자에 변압기를 연결하여 저압으로 시작한 후 점차 고압으로 증가시키는 방법입니다.
• 이 방법은 기동 시 기동전류와 기동토크를 조절할 수 있으며, 부드러운 기동을 할 수 있습니다.
• 하지만 변압기의 비용과 설치공간이 필요하기 때문에 대용량 전동기에서 주로 사용됩니다.

 

 

Y 델타 기동법 - 대용량 전동기의 기동 방법